本文關(guān)鍵詞：過硫酸鉀氧化法降解新煙堿類農(nóng)藥廢水的研究

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【摘要】：過硫酸根(S_2O_8~(2-))通過熱、光、過渡金屬離子催化、微波活化等方法被激活產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)的硫酸根自由基(·SO_4~-,E0=2.6 V)可以氧化降解多種有機(jī)污染物。本文研究熱活化過硫酸鉀降解新煙堿類殺蟲劑吡蟲啉、噻蟲胺,微波協(xié)同過硫酸鉀氧化降解噻蟲胺,蒸發(fā)-過硫酸鉀一體法氧化降解呋蟲胺廢水,詳細(xì)探究了各種活化條件下的相關(guān)變量如:溫度、pH、S_2O_8~(2-)濃度、無機(jī)離子濃度、微波輻射時間、蒸餾體積等對3種農(nóng)藥降解效果的影響,并通過自由基探測實(shí)驗(yàn)檢測反應(yīng)體系中活性自由基種類,用LC-MS或GC-MS檢測其氧化降解產(chǎn)物,推測其可能的降解機(jī)理。熱活化過硫酸鉀降解70%吡蟲啉水分散粒劑的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:隨著反應(yīng)溫度的升高,吡蟲啉的降解速率不斷加快,過硫酸鉀氧化降解吡蟲啉的反應(yīng)符合一級動力學(xué)方程,溫度為50℃、60℃、70℃、80℃、90℃時,吡蟲啉的半衰期分別為173.28、101.93、60.80、31.36、20.32min,由阿倫尼烏斯方程得到反應(yīng)活化能為53.291kJ/mol;隨著過硫酸鉀初始濃度的增加,吡蟲啉的降解速率不斷增大;選擇溫度為80℃,過硫酸鉀濃度為20mmol/L條件下,pH對S_2O_8~(2-)催化降解吡蟲啉的影響不明顯,不同pH降解速率之差僅有1.57%,中性條件下吡蟲啉的降解速率略低于酸性和堿性條件;Cl~-的加入對吡蟲啉的降解有抑制作用,NO_3~-對過硫酸鉀氧化吡蟲啉基本無影響,HCO_3~-也輕微抑制吡蟲啉的降解,但抑制作用沒有Cl~-明顯;GC-MS檢測過硫酸鉀氧化吡蟲啉的中間產(chǎn)物主要有6-氯煙酰胺和2-氯吡啶。熱活化過硫酸鹽降解噻蟲胺的動力學(xué)研究:探討了多種影響因素對熱激活過硫酸鉀技術(shù)降解噻蟲胺的影響,并檢測反應(yīng)體系中的活性自由基種類。結(jié)果表明,過硫酸鉀氧化降解噻蟲胺的反應(yīng)符合一級反應(yīng)動力學(xué)方程,溫度為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃時,噻蟲胺的半衰期分別為8058.13、990.00、150.65、35.00、18.00min,由阿倫尼烏斯方程得到反應(yīng)活化能為124kJ/mol。增大S_2O_8~(2-)初始濃度,噻蟲胺的降解速率迅速增大;選擇溫度為60℃,S_2O_8~(2-)初始濃度為20mmol/L條件下,pH=4.6時降解率達(dá)到最大,并且酸性和中性條件下噻蟲胺的降解率都稍高于堿性條件;酸性和中性水溶液中Cl~-的存在抑制了噻蟲胺的降解,堿性溶液中低濃度Cl~-促進(jìn)噻蟲胺降解;HCO_3~-的存在抑制噻蟲胺的降解效果;自由基探針實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了反應(yīng)體系中同時存在·SO_4~-和·OH兩種自由基,酸性和中性條件下,以·SO_4~-為主,堿性時·OH含量較多。微波輔助過硫酸鉀氧化技術(shù)降解噻蟲胺,主要考察了微波輻射時間、過硫酸鉀初始濃度、pH、以及Cl~-和HCO_3~-對煙堿類殺蟲劑噻蟲胺降解效果的影響,同時通過對照實(shí)驗(yàn)討論微波活化作用的效果。結(jié)果表明,微波/過硫酸鹽體系中,微波熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)共同促進(jìn)自由基的形成,隨微波輻射時間的延長,噻蟲胺降解率增大;增加過硫酸鉀用量可以提高噻蟲胺降解率;酸性pH條件比堿性條件降解效果好,當(dāng)pH=4.5時,噻蟲胺的去除率較大;單獨(dú)微波與單獨(dú)過硫酸鉀作用下噻蟲胺基本不降解。水溶液中Cl~-和HCO_3~-的存在對微波活化過硫酸鉀降解噻蟲胺均有抑制作用。LC-MS檢測中間產(chǎn)物主要為N-(2-氯-1,3-噻唑-5-基甲基)-N-甲基胍和2-氯-5-氨基甲基噻唑。蒸發(fā)-過硫酸鉀一體法降解呋蟲胺廢水實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示反應(yīng)體系中呋蟲胺初始濃度固定時,隨著過硫酸鉀濃度的增加,呋蟲胺降解效率增大,蒸發(fā)冷凝液(出水)COD值變小;蒸發(fā)溶液體積越大,出水COD值越小;隨著初始pH的增大,出水COD值減小;Fe~(2+)的加入激活過硫酸鹽,明顯促進(jìn)了廢水COD的降解;Cl~-的加入抑制了呋蟲胺的降解,冷凝液中COD增大;NO_3~-的加入對反應(yīng)基本沒有影響;HCO_3~-的加入促進(jìn)了呋蟲胺的降解,冷凝液中COD減小;對蒸干剩余物溶解液和冷凝液進(jìn)行定性分析檢測,廢水中的呋蟲胺除少量轉(zhuǎn)化為乙酸外,絕大部分被完全礦化,氮元素主要以氨態(tài)氮和硝酸鹽氮形式存在。
【關(guān)鍵詞】：過硫酸鉀 活化方式 氧化降解 新煙堿類殺蟲劑
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X786
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 前言12-28
• 1.1 農(nóng)藥使用現(xiàn)狀及危害12-13
• 1.1.1 農(nóng)藥的使用現(xiàn)狀12
• 1.1.2 農(nóng)藥過量使用的危害12-13
• 1.2 農(nóng)藥廢水的處理方法13-19
• 1.2.1 物理法14-15
• 1.2.2 化學(xué)法15-18
• 1.2.3 生物法18-19
• 1.3 過硫酸鹽氧化技術(shù)19-23
• 1.3.1 過硫酸鹽的活化方式19-21
• 1.3.2 過硫酸鹽與污染物的作用機(jī)理21-23
• 1.4 實(shí)驗(yàn)用新煙堿類殺蟲劑簡介23-26
• 1.4.1 新煙堿類殺蟲劑研究進(jìn)展23
• 1.4.2 吡蟲啉23-24
• 1.4.3 噻蟲胺24-25
• 1.4.4 呋蟲胺25-26
• 1.5 本實(shí)驗(yàn)的研究內(nèi)容、優(yōu)點(diǎn)和意義26-28
• 1.5.1 研究內(nèi)容26
• 1.5.2 實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)26-27
• 1.5.3 研究意義27-28
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料和方法28-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料28-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與藥品28-29
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法29-36
• 2.2.1 農(nóng)藥廢水配制29-30
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法30
• 2.2.3 分析測定方法30-36
• 第三章 結(jié)果與分析36-68
• 第一節(jié) 熱活化過硫酸鉀降解吡蟲啉和噻蟲胺的動力學(xué)研究36-52
• 1 吡蟲啉36-44
• 1.1 溫度對吡蟲啉降解效果的影響36-38
• 1.2 過硫酸鉀濃度對吡蟲啉降解效果的影響38-39
• 1.3 pH對吡蟲啉降解效果的影響39-40
• 1.4 常見無極陰離子對吡蟲啉降解效果的影響40-41
• 1.5 反應(yīng)機(jī)理和產(chǎn)物的鑒定41-43
• 1.6 本節(jié)小結(jié)43-44
• 2 噻蟲胺44-52
• 2.1 溫度對噻蟲胺降解效果的影響44-45
• 2.2 S_2O_8~(2-)濃度對噻蟲胺降解效果的影響45-46
• 2.3 pH對降解的影響46-47
• 2.4 氯離子對降解的影響47-49
• 2.5 碳酸氫鹽對降解的影響49-50
• 2.6 降解機(jī)理的討論50
• 2.7 本節(jié)小結(jié)50-52
• 第二節(jié) 微波活化過硫酸鉀降解噻蟲胺的研究52-60
• 1 微波－過硫酸鉀的協(xié)同作用52-53
• 2 過硫酸鉀用量對噻蟲胺降解率的影響53-54
• 3 微波輻射時間對噻蟲胺降解率的影響54-55
• 4 溶液pH對噻蟲胺降解率的影響55-56
• 5 無機(jī)鹽離子對噻蟲胺降解率的影響56
• 6 反應(yīng)機(jī)理和產(chǎn)物的鑒定56-59
• 7 本節(jié)小結(jié)59-60
• 第三節(jié) 蒸發(fā)-過硫酸鹽一體法降解呋蟲胺有機(jī)廢水60-68
• 1 不同濃度呋蟲胺和過硫酸鉀對呋蟲胺廢水降解效果的影響60-62
• 2 蒸餾液體積對呋蟲胺廢水降解效果的影響62-63
• 3 pH對呋蟲胺廢水降解效果的影響63
• 4 Fe~(2+)的加入對呋蟲胺廢水降解效果的影響63-64
• 5 無機(jī)鹽的加入對廢水COD降解的影響64-65
• 6 降解產(chǎn)物定性檢測65-67
• 7 本節(jié)結(jié)論67-68
• 第四章 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-78
• 致謝78-80
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄80-81

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本文編號：1099440